膠帶輸送機畢業(yè)設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的作用越來越來明顯。它替代了傳統(tǒng)的繼電器，使控制也越來越來方便，越來越節(jié)能；實現(xiàn)體積小，重量輕，編程方便，控制可變，具有很好的柔性；并且可靠性高，抗干擾強。本設計將介紹PLC的基本結構、工作原理及發(fā)展特點。在設計燃料準備系統(tǒng)四級皮帶運輸機控制中，講述PLC的功能和怎樣實現(xiàn)控制，它的控制方

2、法靈活，指令種類冗多，使用極為方便。 </p><p>　　在該系統(tǒng)的設計中，決定在系統(tǒng)中設置故障保護，使該四級皮帶運輸機的運行能夠安全穩(wěn)定的運作，以提高該套系統(tǒng)的運行安全性、穩(wěn)定性和可靠性。這種控制方式，在PLC的編程設計和現(xiàn)實控制中已經(jīng)非常的普遍了，松下可編程控制器有著強大的功能，速率快，運行性能好，對這樣的控制有很好的監(jiān)控作用</p><p>　　在系統(tǒng)的主要控制中，我們采用

3、日本松下可編程控制器（PLC）來代替原來的美國摩尼康可編程控制器，把皮帶運輸機的運行用松下可編程控制器進行控制，松下可編程控制器功能強大，控制精度高，運行速率快，控制功能性好。我們在皮帶運輸機上加上了煤流傳感器用來代替原來的傳統(tǒng)控制方式-----靠運輸機的運行時間和速度控制方式，使皮帶運輸機的控制更加的精確可靠。</p><p>　　在皮帶運輸機所有設備的運行中均采用定時器和外部動作信號連鎖的動作方式，控制設備的

4、運作，并且設有故障報警，當故障情況下，除過有備用的設備，可以使系統(tǒng)皮帶運輸機繼續(xù)工作，若無備用的設備一旦發(fā)生故障，則均不能運行，只有當該設備的故障解除后，才可正常運行。該系統(tǒng)已設計了比較可靠的運作保護系統(tǒng)，提高了皮帶運輸機運行的可靠性和安全性。</p><p>　　關鍵詞：皮帶運輸機；PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><

5、p>　　第一章 可編程控制器(PLC)的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　1.可編程控制器(PLC)的發(fā)展歷程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3</p><p>　　2.西門子可編程控制器(PLC)的構成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4</p><p>

6、　　3.西門子可編程控制器(PLC)的原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6</p><p>　　4.西門子可編程控制器(PLC)的特點．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8</p><p>　　第二章 膠帶輸送機的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9</p><p>　　1.

7、膠帶輸送機的類及型適用條件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9</p><p>　　2. 膠帶輸送機的結構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9</p><p>　　3. 膠帶輸送機的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

8、．．．．．．．．．．．．．．．13</p><p>　　第三章 西門子PLC控制膠帶輸送機的設計思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14</p><p>　　1. 系統(tǒng)描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14</p><p>　　2. 控制要求．．．．．．．

9、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14</p><p>　　3. PLC程序控制梯形圖及功能介紹 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17</p><p>　　第四章 心得體會．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．..．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

10、27</p><p>　　致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28</p><p>　　參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 </p><p>　　第一章 可編程

11、控制器(PLC)的概述</p><p>　　1.1可編程控制器(PLC)的發(fā)展歷程</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，1969年，美國數(shù)字設備公司（GEC）首先研

12、制成功第一臺可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC），并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制的新局面。為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。</p><p>　　1971年，日本從美國引進了這項新技術，很快研制出了日本第一臺可編程序控制器

13、DSC-8。1973年，西歐國家也研制出了他們的第一臺可編程序控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)應用。早期的可編程序控制器是為取代繼電器控制線路、存儲程序指令、完成順序控制而設計的。主要用于：1. 邏輯運算 2. 計時，計數(shù)等順序控制，均屬開關量控制。進入70年代，隨著微電子技術的發(fā)展，PLC采用了通用微處理器，這種控制器就不再局限于當初的邏輯運算了，功能不斷增強。因此，實際上應稱之為PC——可編程序控制器。 <

14、;/p><p>　　至80年代，隨大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術的發(fā)展，以16位和32位微處理器構成的微機化PC得到了驚人的發(fā)展。使PC在概念、設計、性能、價格以及應用等方面都有了新的突破。不僅控制功能增強，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠程I/O和通信網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使PC向用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展，成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱。<

15、/p><p>　　PLC的定義有許多種，國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。</p&g

16、t;<p>　　上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 西門子可編程控制器(PLC)的構成</p><p>　　1.2.1 PLC

17、的構成</p><p>　　從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。下圖是典型的PLC結構簡圖。</p><p>　　圖1-1 PLC結構簡圖</p><p>

18、;<b>　　1. CPU的構成</b></p><p>　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)

19、生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。</p><p>　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。</p><p>　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指

20、令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。</p><p>　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模?！　?lt;/p><p><b>　　2. I/O模塊</b></p&g

21、t;<p>　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。</p><p>　　開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是

22、指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：</p><p>　　開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。</p><p>　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。</p><p>　

23、　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。</p><p>　　按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制?！　?</p><p><b>　　3. 電源模塊</b></p><p>　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電

24、源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）?！　?lt;/p><p><b>　　4. 底板或機架</b></p><p>　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。

25、　　</p><p>　　5. PLC系統(tǒng)的其它設備</p><p>　　編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。</p><p>　　人機界面：最簡單的人機界面是

26、指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。</p><p>　　輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等?！　　?lt;/p><p>　　6. PLC的通信聯(lián)網(wǎng)</p><p>　　依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡技術可以迅速有效地收集

27、、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡就是控制器"的觀點說法。</p><p>　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。</p><p>　　

28、PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準，PLC各廠家均有采用。</p><p>　　對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng))來講，選擇網(wǎng)絡非常重要的。首先，網(wǎng)絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次，針對不同網(wǎng)絡層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡標準的協(xié)議、機制的前提下進行；再次綜合考慮系統(tǒng)成本、設備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定

29、不同層次所使用的網(wǎng)絡標準。</p><p>　　1.3 西門子可編程控制器(PLC)的原理</p><p>　　PLC的工作原理更容易理解.PLC采用周期循環(huán)掃描的工作方式，CPU連續(xù)執(zhí)行用戶程序和任務的循環(huán)序列稱為掃描。CPU對用戶程序的執(zhí)行過程是通過CPU的循環(huán)掃描，并用周期性地集中采樣，集中輸出的方式來完成的PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU

30、根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。</p><p>　　PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。</p><p>　　PLC在輸入采

31、樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。</p><p>　　PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。</p><p>　　輸出刷新

32、階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應輸出設備工作。 </p><p>　　其工作流程如下圖所始</p><p>　　圖1-2 工作流程圖</p><p>　　1.4 西門子可編程控制器(PLC)的特點</p><p>　　1.4.1 編程簡單

33、，使用方便</p><p>　　梯形圖是用得最多的可編程控制器的編程語言，其符號與繼電器電路原理圖相似。有繼電器電路基礎的電氣技術人員只要很短的時間就可以熟練梯形圖語言，并用來編制用戶程序，梯形圖語言形象直觀，易學易懂。 </p><p>　　1.4.2 控制靈活，程序可變，具有很好的柔性</p><p>　　可編程序控制器產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種

34、硬件裝置供用戶選用用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破饔密浖δ苋〈死^電器控制系統(tǒng)配置中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速地適應工藝條件的變化，具有很好的柔性。</p><p>　　1.4.3 可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　可編程序控制器是為現(xiàn)場工作設計的，采取的一系

35、列硬件和軟件抗干擾措施，硬件措施如屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護、隔離、后備電池等，例如，西門子公司的S7-200系列PLC內(nèi)部EEPROM中，存儲了用戶源程序和預設值，在一個較長時間段（190小時），所有中間數(shù)據(jù)可以通過一個超級電容器保持，如果選配電池模塊，可以確保停電后中間數(shù)據(jù)能保存200天。軟件措施如故障檢測、信息保護和恢復、警戒時鐘，加強了對程序的檢測和校驗。從而提高了系統(tǒng)抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強

36、烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場?？删幊绦蚩刂破饕驯粡V大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。</p><p>　　第二章 膠帶輸送機的概述</p><p>　　帶式輸送機是煤礦井下和地面生產(chǎn)系統(tǒng)中應用最多的一種連續(xù)運輸設備。它具有運輸能力大、工作阻力小、耗電量低、運輸離長、使用壽命長，且對煤的破碎作用小、噪音低、安全可靠優(yōu)點，得到了廣泛使用。</p><p>　　2.1 膠帶

37、輸送機的類型及適用條件</p><p>　　2.1.1 帶式輸送機的類型 </p><p>　　1. 按牽引方式不同</p><p>　　可分為滾筒驅(qū)動式和鋼絲繩牽引式兩類 </p><p>　　2. 按輸送帶的強度不同</p><p>　　可分為通用型和強力型</p><p>　　3. 按

38、帶式輸送機作用不同 </p><p>　　可分為轉(zhuǎn)載式、伸縮式和固定式 </p><p>　　4. 按式輸送機的安裝方式不同</p><p>　　可分為落地式、吊掛式和組合式 </p><p>　　2.1.2帶式輸送機的適用條件</p><p>　　帶式輸送機既可用于水平運輸，又可用于傾斜運輸。當用于傾斜運輸時其傾角

39、受到一定限制。通常情況下，傾斜向上運輸時的傾角不超過18°向下運輸時的傾角不超過15°。 目前國內(nèi)已生產(chǎn)出一種適應傾角大于30°的特殊帶式輸送機。為減小輸送帶的嚴重磨損，帶式輸送機不宜運送有棱角的貨物。此外，通用型帶式輸送機不能彎曲。</p><p>　　2.2帶式輸送機的結構</p><p>　　現(xiàn)以滾筒驅(qū)動帶式輸送機為例，簡單介

40、紹帶式輸送機的基本結構。</p><p>　　帶式輸送機的主要組成部分有：輸送帶、托架及機架、傳動裝置、拉緊裝置和清掃裝置等。</p><p>　　如下圖所示是皮帶輸送機的結構和外形：</p><p>　　圖2-1 皮帶輸送機實物圖 2.2.1 輸送帶</p><p>　　輸送帶既是承載機構，又是牽引機構。</p>&l

41、t;p>　　常用的輸送帶有3 種類型，即普通輸送帶、鋼絲繩芯輸送帶和鋼絲繩牽引輸送帶。在這里我們選用普通輸送帶。夾層輸送帶用數(shù)層帆布做帶芯，層與層之間用橡膠粘合在～起，然后在外表面周圍用橡膠蓋層加以保護。帆布由棉、尼龍等纖維織成或為混紡物。帆布層用來承受載荷并傳遞牽引力，而橡膠保護層用來防止外界物體對帆布層的損傷及有害物質(zhì)的腐蝕。</p><p>　　輸送帶強度按帆布層的拉斷力來計算。國產(chǎn)橡膠帶有兩種：一種

42、為普通型，每層帆布的徑向拉斷力為56oN / cm ；另一種為強力型，每層帆布的徑向拉斷力為960N / cm 。保護層的厚度是：上層（與貨載接觸面）厚度為3mm ；下層厚度為lmm 。</p><p>　　2.2.2 托輥和機架</p><p><b>　　托輥的作用：</b></p><p>　　用來支承輸送帶，減少輸送帶阻力，并使輸送帶懸

43、垂度不超過一定限度，以保證輸送帶運行平穩(wěn)。 </p><p>　　托輥由軸、軸承和標準套筒等組成，按用途可分為槽型托輥、平型托輥、調(diào)心托輥和緩沖托輥4種 。</p><p><b>　　1.槽型托輥。</b></p><p>　　槽型托輥用于輸送散裝負載，一般由3個托輥組合而成，槽角一般為30°，其結構如圖2-2所示，可折式帶式輸送機

44、的槽型托輥中的3個托輥是相互相接的，其中兩個側(cè)托輥掛在機架上；通用固定式帶式輸送機的槽型托輥是固定在機架上的。上托輥的間距一般為1.5m。 </p><p>　　圖2-2槽型托輥結構圖</p><p><b>　　2. 平行托輥</b></p><p>　　平行托輥用于支承回空段輸送帶，一般為長托輥，下托輥的間距一般為3 m。下托輥軸頭卡在機架

45、的支座里。</p><p><b>　　3. 調(diào)心托輥</b></p><p>　　調(diào)心托輥多用在固定式帶式輸送機上。因該種輸送機的托輥式固定的安裝在機架上的，當輸送帶跑偏時，不能用挪動托輥位置的辦法來糾正跑偏現(xiàn)象，故在帶式輸送機的重載段每隔10組托輥設置一組回轉(zhuǎn)式槽型調(diào)心托輥，回空段每隔6~8組設置一組平行調(diào)心托輥。當輸送帶跑偏碰到側(cè)邊的立輥時，立輥帶動回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動，

46、使輸送帶向中心移動，則槽形托輥和平行托輥亦隨之擺動，使跑偏的輸送帶被糾正過來。 </p><p><b>　　4. 緩沖托輥</b></p><p>　　緩沖托輥裝在帶式輸送機的裝載處，用以緩和貨載對輸送帶的沖擊，從而保護輸送帶。這種托輥的結構與一般托輥相同，只是在套筒上套以若干個橡膠圈。 機架按結構可分為落地式和繩架吊掛式兩種。落地式機架又分為固定式和可拆移

47、式兩種。固定式是將機架固定在地基上，而拆移式是在機架與機架之間、托輥與機架之間的連接都采用插入式，用銷釘固定，整個機架沒有一個螺栓。繩架吊掛式的鋼絲繩機架由兩根縱向平行布置的鋼絲繩組成，每隔60m 安裝一個落地式緊繩托架。這種機架的結構簡單，節(jié)省鋼材，又便于拆裝。 2.2.3 驅(qū)動裝置 </p><p>　　驅(qū)動裝置是帶式輸送機的動力源.驅(qū)動裝置的組成由電動機、液力偶合器、減速器和主動滾筒等部分組成。若是

48、雙滾筒單電動機傳動，則還有一對傳動齒輪。</p><p>　　驅(qū)動裝置有單電動機驅(qū)動和多電動機驅(qū)動，有單滾筒傳動和雙滾筒傳動。單滾筒傳動多用于功率不大的帶式輸送機。一般驅(qū)動裝置均布置在機頭卸載端。用于并下的SPJ 一80 0。型與SJ 一800 型的帶式輸送機采用雙滾筒傳動。采用單電動機驅(qū)動時，兩個滾筒需用一對齒數(shù)相等的齒輪連接起來；采用雙電動機傳動時可將齒輪去掉，由兩臺電動機分別驅(qū)動兩個滾筒。</p>

49、;<p>　　2.2.4 拉緊裝置</p><p>　　拉緊裝置的作用，一是保證輸送帶有足夠的張力，使?jié)L筒與輸送帶之間產(chǎn)生必要的摩擦力；二是限制輸送帶在各托輥之間的懸垂度，確保輸送機的正常運轉(zhuǎn)。拉緊裝置分為機械拉緊式和重砣拉緊式兩種。</p><p>　　螺桿式拉緊裝置的結構如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 螺桿式拉緊裝置結構圖</

50、p><p>　　拉緊滾筒1 的軸承座裝在滑塊2 內(nèi)，滑塊2 可用調(diào)節(jié)螺桿3 實現(xiàn)在導槽里移動，并帶動拉緊滾筒產(chǎn)生移動而達到拉緊輸送帶的目的。這種結構簡單、緊湊，但由于行程的限制，又由于不能自動保持預拉力，所以需經(jīng)常調(diào)節(jié)，一般適用于距離較短（小于80m ）、功率小的輸送機。</p><p><b>　　2.2.5制動裝置</b></p><p>　　

51、對帶式輸送機制動裝置的規(guī)定，帶式輸送機在正常工作狀態(tài)或故障狀態(tài)下，根據(jù)不同的停車要求，都必須采取必要的制動，而在制動過程中又要求帶式輸送機制動裝置必須靈活可靠，各部分傳動機構、閘瓦及接觸面積等應符合要求。本系統(tǒng)采用電磁抱閘剎車</p><p><b>　　2.2.6清掃裝置</b></p><p>　　清掃裝置主要安裝在卸載端和靠近機尾換向滾筒的內(nèi)側(cè)回空段輸送帶的上面

52、。用來清掃膠帶表面的黏附物，防止輸送帶損壞。</p><p>　　清掃裝置安設在卸載端，用來清掃膠帶表面的粘附物料。目前我國帶式輸送機上使用較多的是刮板式清掃器。其刮板（用橡膠帶制成）靠重砣的重量緊貼在輸送帶上，將卸載后輸送帶表面的粘附物料刮掉。這種重砣刮板式清掃裝置的使用效果不好。近年來，各部門已廣泛使用彈簧式清掃刮板，其效果較好。除在輸送機的卸載端外，還在靠近機尾換向滾筒內(nèi)側(cè)處安設有清掃裝置，一般為犁形清掃裝

53、置，使刮板緊貼輸送帶的內(nèi)表面（回空段輸送帶的上表面），清掃運輸時撒落和粘附的物料。</p><p>　　2.3 帶式輸送機的工作原理</p><p>　　2.3.1 基本工作原理</p><p>　　輸送帶（或鋼絲繩）連接成封閉環(huán)形，用張緊裝置將它們張緊，在電動機的驅(qū)動下，靠輸送帶（或鋼絲繩）與驅(qū)動滾筒（或驅(qū)動輪）之間的摩擦力，使輸送帶（或鋼絲繩）連續(xù)運轉(zhuǎn)，從而達

54、到將貨載由裝載端運到卸載端的目的。 2.3.2 提高摩擦牽引力的途徑 帶式輸送機摩擦傳遞的基本原理，可用歐拉公式表示如下：</p><p>　　式中 S------------輸送帶在主動滾筒相遇點的最大張力，即摩擦牽引力；</p><p>　　α------------輸送帶在主動滾筒上的圍包角度；</p><p>　　e -----------

55、-自然對數(shù)的底，e =2.718；</p><p>　　s -----------輸送帶在主動滾筒分離點的張力（初張力）;</p><p>　　μ----------- 輸送帶與主動滾筒間的摩擦系數(shù)。</p><p>　　第三章 西門子PLC控制膠帶輸送機的設計思路</p><p><b>　　3.1 系統(tǒng)描述</b>

56、</p><p>　　目前，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非?？煽康目刂茟?。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。煤礦膠帶輸送系統(tǒng)的工作環(huán)境通常比較惡劣,設備所處環(huán)境一般粉塵較大，空氣相對濕度高，所以對煤礦膠帶輸送控制系統(tǒng)工作的安全性、可靠性、維護簡便性要求較高。以前，電器控制系統(tǒng)中大多使用分立的繼電

57、器，接觸器等電器元件作為控制元件，其控制系統(tǒng)復雜，操作難度大，并且安裝接線工作量大、修改控制策略難,維護量大，嚴重影響了正常生產(chǎn)。因此，煤礦膠帶輸送控制系統(tǒng)成了制約生產(chǎn)的瓶頸。而采用可靠性較高的PLC及其各種傳感器組成的控制系統(tǒng)作為控制回路、自動順序操作的主要設備。實現(xiàn)煤礦膠帶輸送系統(tǒng)的皮帶過程控制、自動控制和系統(tǒng)運行診斷，滿足了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性和實時性的要求。</p><p>　　3.2 控制要求:<

58、/p><p>　　本系統(tǒng)為平頂山煤業(yè)（集團）有限責任公司首山一礦生產(chǎn)系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括1臺給煤機，7條膠帶輸送機，1臺螺旋分級篩，1臺雙齒輥破碎機，2臺可逆配倉帶式輸送機等設備的集中控制。</p><p>　　3.2.1 聯(lián)動要求</p><p>　　1.系統(tǒng)啟動聯(lián)鎖順序：設備啟動時，自系統(tǒng)的始端開始，按逆物料輸送方向順序依次開始啟動。</p><p&

59、gt;　　2.系統(tǒng)停機聯(lián)鎖順序：設備停機時，自系統(tǒng)的始端的供料設備開始，按物料輸送方向順序待料運完后依次停車。</p><p>　　3.設備故障時，其來料方向所有設備同時停機，后面的設備運行至物料全部排空即停機。</p><p>　　4.按動控制室操作計算機或機旁的急停開關，可使聯(lián)動系統(tǒng)所有設備一起停機。</p><p>　　3.2.2 操作方式</p>

60、<p>　　本系統(tǒng)操作方式分：控制室集中聯(lián)動運轉(zhuǎn)、控制室集中單獨運轉(zhuǎn)、機旁手動（僅用于機旁檢修和調(diào)試）。輸送線的運轉(zhuǎn)方式包括：啟動、停機、緊急停機和故障。</p><p>　　3.2.3 操作過程</p><p>　　1.控制室集中聯(lián)動運轉(zhuǎn)</p><p>　　(1)啟動：操作人員在控制室發(fā)出啟動指令，整個生產(chǎn)系統(tǒng)沿線發(fā)出啟動預告信號，接著沿線設備按逆

61、流程依次開始啟動。</p><p>　　(2)停車：操作人員在控制室發(fā)出停止指令，整個生產(chǎn)系統(tǒng)按順序流程待運料完后依次聽車。</p><p>　　(3)緊急停車 ：當現(xiàn)場發(fā)生事故時，現(xiàn)場可拉動現(xiàn)場操作箱上的急停按鈕，料線全線停車。</p><p>　　(4)故障：系統(tǒng)某一帶式輸送機故障停機時，其來料方向所有設備同時停機，后面的設備繼續(xù)運轉(zhuǎn)至物料全部排空即聽車。<

62、;/p><p>　　2控制室單動運轉(zhuǎn)：所有集中控制設備都應能在控制室進行單機運行操作。</p><p>　　3機旁手動：所有設備都可以通過設備機旁的單獨運轉(zhuǎn)開關進行單獨運轉(zhuǎn)，這種運轉(zhuǎn)方式通常在設備檢修或試車時使用，機旁開關設在設備操作箱上。</p><p>　　3.2.4 設備保護和操作信號</p><p>　　1事故開關：所有作業(yè)設備的近旁都必

63、須設有明顯的事故緊急停車開關。</p><p>　　2開車信號：聯(lián)鎖系統(tǒng)開始作業(yè)時，需發(fā)出啟動預告信號，通知沿線工作人員離開設備，然后再啟動設備。</p><p>　　3 事故信號：各種事故引起的緊急停車，均需在控制室內(nèi)發(fā)音響信號，并顯示出事故所在的設備。</p><p>　　3.2.5 防爆及瓦斯斷電要求</p><p>　　1 煤塵比較集

64、中的地點的電氣設備必須防爆或采取防爆措施。</p><p>　　2 在火車倉和汽車倉設備設置高低濃瓦斯感器，當煤他內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_到1.5%時，附近20m范圍內(nèi)電氣設備立即停止運轉(zhuǎn)。</p><p>　　3 與煤倉相通的房間和走廊瓦斯?jié)舛冗_到0.5%時，立即切斷全部非本質(zhì)安全型電源（含照明電源）。</p><p>　　4 為巡檢人配備便攜式瓦斯檢測儀，對瓦斯量大的煤倉、

65、與煤倉相通的房間和走廊以及其他煤塵比較集中的地方進行定期檢測，以確保安全生產(chǎn)。</p><p>　　3.2.6冗余監(jiān)控系統(tǒng)</p><p>　　為了實現(xiàn)工藝控制，系統(tǒng)采用S7系列OLC進行控制，同時通過工業(yè)以多樣化網(wǎng)接口；與操作監(jiān)控計算機聯(lián)結；實現(xiàn)整個地面生產(chǎn)系統(tǒng)的集中控制，主控室設置在篩分樓內(nèi)，在煤倉配電點設置遠程I/O站，通過PROFIBUS DP總線聯(lián)結到主控室PLC上。本系統(tǒng)設有2

66、套操作監(jiān)控計算機（采用工控機），1臺寬行打印機，組成冗余監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.7 線路敷設</p><p>　　1 控制線路與動力線路，同路徑敷設。</p><p>　　2 控制電纜沿電纜溝和橋架敷設，當采用電纜橋架敷設時，控制電纜橋架與動力電纜橋架統(tǒng)一考慮，控制電纜橋架應安裝在動力電纜橋架的上層。</p><p>　　3

67、線路引至設備處時，應穿鋼管保護。</p><p>　　4 操作箱底邊距地安裝高度1.4M。</p><p>　　3.2.8 控制室要求</p><p>　　由于周圍環(huán)境比較惡劣，考慮防塵、隔音。</p><p><b>　　3.2.9 接地</b></p><p>　　1.PLC接地系統(tǒng)和電氣設備

68、接地系統(tǒng)，共用接地極，接地電阻小于等于1歐姆。（如果接地電阻不能滿足要求，設單獨接地極，該接地極采用鍍鋅角鋼L500*50*5,每根長2.5M，埋深大于等于0.8米且在凍土層以下，接地極之間間距5米，接地極距建筑物大于等于3M，且與電氣設備接地極之間的間距大于等于5M，安裝參照國標03D501—4頁進行，該接地極接地電阻小于等于4歐姆。）</p><p>　　2.PLC接地，需滿足一點接地要求，采用黃綠雙色多股銅

69、芯導線BVR—500 1*25穿PVC25管直接與室外接地極相連，不得在電氣室內(nèi)部將電氣接地和PLC接地連通。</p><p>　　3.3 PLC程序控制梯形圖及功能介紹</p><p>　　3.3.1 PLC程序梯形圖</p><p><b>　　打點和復位</b></p><p><b>　　10秒脈沖&l

70、t;/b></p><p><b>　　逆序啟動</b></p><p><b>　　第一條皮帶保護輸入</b></p><p><b>　　故障后順序停止</b></p><p><b>　　第二條皮帶保護輸入</b></p><

71、;p><b>　　故障后順序停止</b></p><p><b>　　第三條皮帶保護輸入</b></p><p><b>　　故障后順序停止</b></p><p><b>　　第四條皮帶保護輸入</b></p><p><b>　　故障后

72、順序停止</b></p><p><b>　　第五條皮帶保護輸入</b></p><p><b>　　故障后順序停止</b></p><p><b>　　第六條皮帶保護輸入</b></p><p><b>　　故障后順序停止</b></p

73、><p><b>　　第七條皮帶保護輸入</b></p><p><b>　　急停</b></p><p><b>　　順序停止</b></p><p>　　3.3.2 I/O地址分配</p><p><b>　　I/O分配</b>&

74、lt;/p><p>　　3.3.3 部分指令介紹</p><p><b>　　1 移位寄存器</b></p><p>　　移位寄存器位（SHRB）指令將DATA數(shù)值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的長度和移位方向（移位加 = N，移位減 = -N）。SHRB指令移出的每個位被放置在溢出內(nèi)存位（SM1.1）中。該指令

75、由最低位（S_BIT）和由長度（N）指定的位數(shù)定義。</p><p><b>　　2 定時器</b></p><p>　　接通延時定時器（TON）指令在啟用輸入為"打開"時，開始計時。當前值（Txxx）大于或等于預設時間（PT）時，定時器位為"打開"。啟用輸入為"關閉"時，接通延時定時器當前值被清除。達到預設

76、值后，定時器仍繼續(xù)計時，達到最大值32767時，停止計時。</p><p><b>　　3 傳送指令</b></p><p>　　移動字節(jié)（MOVE）指令將輸入字節(jié)（IN）移至輸出字節(jié)（OUT），不改變原來的數(shù)值。</p><p>　　3.3.4 操作過程</p><p>　　閉合I0.2開始打點，十秒后停止</p

77、><p>　　閉合I0.0系統(tǒng)開始逆序啟動，每各十秒啟動一臺皮帶</p><p>　　當在打點時發(fā)生故障，按復位按鈕系統(tǒng)停止打點皮帶機不啟動</p><p>　　運行過程中系統(tǒng)某一帶式輸送機故障停機時，其來料方向所有設備同時停機，后面的設備繼續(xù)運轉(zhuǎn)至物料全部排空即聽車。</p><p>　　當現(xiàn)場發(fā)生事故時，現(xiàn)場可拉動現(xiàn)場操作箱上的急停按鈕I3.

78、2，料線全線停車。</p><p>　　操作人員在控制室發(fā)出閉合I0.1，整個生產(chǎn)系統(tǒng)按順序流程待運料完后依次聽車。</p><p>　　3.3.5程序所用保護介紹</p><p><b>　　1 滿倉保護</b></p><p>　　偏擺式堆煤保護裝置，由偏擺傳感器和控制箱構成。偏擺傳感器安裝在煤包上口或兩部帶式輸送機

79、的搭接處。偏擺傳感器內(nèi)有一鋼球和延時開關，懸掛的傳感器處于垂直狀態(tài)時，鋼球壓在延時開關上。當煤位上升使傳感器傾斜超過動作角度時，鋼球滾開，開關延時動作發(fā)出信號，控制箱便控制帶式輸送機斷電停機；當煤下降后，傳感器恢復垂直狀態(tài)，鋼球又壓住延時開關，使其瞬時復位。</p><p>　　2 煙溫超限報警灑水系統(tǒng)</p><p>　　煙溫報警滅火系統(tǒng)裝置能夠連續(xù)檢測礦井帶式輸送機系統(tǒng)溫度和煙霧的變化

80、情況。當帶式輸送機周圍溫度和煙塵濃度達到設定值時，裝置中的報警器發(fā)出聲光報警，同時斷電停機，灑水滅火。 煙溫報警滅火系統(tǒng)裝置主要由控制箱、傳感器、聲光報警器和噴水裝置組成。一般煙霧保護的傳感器為光敏和氣敏元件，它的安裝位置一般在機頭卸載滾筒下風口的5m 范圍內(nèi)。 溫度保護通常采用熱電偶元件或熱敏電阻作為監(jiān)視溫度的傳感器，對于運動部件（如傳動滾筒）是利用鐵磁材料的磁導率與溫度的變化關系，用磁感應脈沖發(fā)送器作為傳感器，一旦溫

81、度過高，保護裝置動作，輸送機便停止運行。</p><p><b>　　3 跑偏保護裝置</b></p><p>　　帶式輸送機大多采用的防跑偏保護裝置是由防跑偏傳感器的動觸頭和固定觸頭接觸，通過控制箱控制帶式輸送機斷電停機。一般利用帶柄的滾式行程開關對輸送帶的跑偏進行檢測。</p><p><b>　　心得體會</b>&l

82、t;/p><p>　　皮帶運輸系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)的最基本也是最重要的設備，而井上皮帶運輸系統(tǒng)在生產(chǎn)中更占據(jù)重要的地位。通過本系統(tǒng)的設計可以保證全廠的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)發(fā)、高產(chǎn)。電氣控制采用PLC與接觸器結合，解決了傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制的諸多問題，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，降低了故障率，使運行安全可靠。</p><p>　　本設計系統(tǒng)體現(xiàn)了PLC的優(yōu)越性，簡單方便的操作，容易理解的梯形圖語言，遠遠超過以

83、往的繼電器控制。在生活中的應用是及其廣泛而且重要的，PLC不僅可以控制電梯，而且可以控制交通信號燈、LED顯示屏、自動門等等。只要牽扯到電的東西，無論是強電還是弱電，都離不開PLC的控制，可見PLC的控制為我們的生活帶來了多大的幫助。</p><p>　　在設計過程中，將設計和所學的知識融會貫通，這鍛煉了自己的獨立設計、制作和調(diào)試應用系統(tǒng)的能力，將PLC與電完美的結合到一起，深入領會PLC應用系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試方法

84、和系統(tǒng)研制開發(fā)的過程，為以后的深造打下了堅定的基礎。</p><p>　　在以后的工作中，我會繼續(xù)學習有關先進技術和增加自身的學識能力，不斷的對PLC控制系統(tǒng)進行學習，并盡最大能力去完善自己的知識儲備，不斷的完善自己。我有信心讓自己在自動化控制領域把PLC掌握的很好。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過這次畢

85、業(yè)設計，自己收集資料、設計以及分析問題，使我的能力上了一個新的臺階，同時培養(yǎng)了我獨立工作的意識，讓我在以后的工作中面臨困難時，更有勇氣，更有信心，更加堅定。畢業(yè)設計剛開始搞時，總感覺千頭萬緒，無從下手的感覺，在xx老師的指導下，隨著一步步的深入，我逐漸進入了角色。整個畢業(yè)設計的過程，雖然累了點，但每天都是充實的，快樂的！點點滴滴的收獲，分分秒秒的付出，都是一次鍛煉，一次能力的提高！所有付出變成手中沉甸甸的帶著油香的紙張時，心里頓時輕松起

86、來。走過一個完整的過程，收獲一個踏踏實實的結果，心中那分感覺不言而喻。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設計，使我懂得了理論聯(lián)系實踐的應用，能夠把平時學的專業(yè)知識運用到實際中去，使我對專業(yè)知識有了更好的理解，為我以后的工作打下了堅實的基礎。在論文完成之際，我要特別感謝我的指導老師。在設計中x老師兢兢業(yè)業(yè)，認真負責,有什么疑難問題他及時給我們解決。關心學生,平易近人,為幫助我們搞好畢業(yè)設計，放棄休息時間，把吃飯的時

87、間推后。在此對xx老師衷心的說一聲——謝謝，老師！沒有您的辛苦，我的畢業(yè)設計不會這么順利的完成。為了不辜負老師和同學們的厚望，也為了我自己的理想，我會盡我最大的努力去拼搏，為了我美好的明天而努力奮斗。</p><p>　　感謝所有關心、支持、幫助過我的良師益友。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、汪曉光、孫曉

88、瑛主編《可編程控制器原理及應用》上冊，機械工業(yè)出版社，2001.8</p><p>　　2、謝克明、夏路易主編《可編程控制器原理與程序設計》，電子工業(yè)出版社，2002.8</p><p>　　3、常斗南主編《可編程控制器原理與應用》，機械工業(yè)出版社，1996.7</p><p>　　4、胡學林主編《可編程控制器應用技術》，高等教育出版社，2005.7</p&g

89、t;<p>　　5、洪曉華主編《礦井運輸提升》，中國礦業(yè)大學出版社，2000.6</p><p>　　6、高欽和主編《可編程控制器應用技術與設計實例》，人民郵電出版社，2004.7</p><p>　　7、于慶廣主編《可編程控制器原理及系統(tǒng)設計》，清華大學出版社，2004.4</p><p>　　8、晁陽、胡軍、熊偉主編《可編程控制器原理應用及實例解析

90、》，清華大學出版社，2007.8</p><p>　　9、吳曉君主編《電氣控制與可編程控制器應用》，中國建材工業(yè)出版社，2004.2</p><p>　　10、蔡行建主編《深入淺出西門子S7-200PLC》,北京航空航天大學出版社，2004.4</p><p>　　11、洪曉華主編《礦井運輸提升》，中國礦業(yè)大學出版社，2000.6</p><p&